Die FS100 eine vollwertige Motoman-Robotersteuerung – trotz ihrer kompakten Abmaße: Genaue Bahnbewegungen, schnelle Interpolationszeiten und das patentierte Advanced-Robot-Motion-System (ARM) berechnen dynamisch das Drehmoment und die Belastung der Roboterachsen. Unterstützt durch die Vibrationskontrolle und eine sensible Kollisionserkennung, sind wiederholgenaue und schnelle Roboterbewegungen möglich. Die Motoman FS100 verarbeitet Sensor-Signale in Echtzeit, wertet Kamera-Informationen aus und kann viele Hochgeschwindigkeits-Anwendungen durchführen. Als offene Steuerung ermöglicht sie den Fernzugriff auf Schnittstellen und die Bewegung des Roboters per PC oder SPS. Über Ethernet- oder Web-Server-Optionen und über die gängigen Feldbus-Systeme kommuniziert die Steuerung mit bestehenden Netzwerken.
Zelle mit fünf Robotern
Wie das in der Praxis aussieht, zeigt eine Zelle mit fünf verschiedenen Motoman-Robotern. Auf einer Länge von über elf Metern lösen die Roboter zusammen mit Förderbändern und Sensoren eine komplexe Verpackungsaufgabe. Sie deckt das komplette Line-up vom Picking über das Packing bis zum Palletizing (PPP) ab. Bei einer Geschwindigkeit von 250 Takten pro Minute werden Kunststoff-Taler automatisch sortiert, dann in Papp-Trays verpackt und auf eine Palette verladen. Exakt abgestimmt, greifen die einzelnen Anlagenmodule dabei nahtlos ineinander. Den Picking-Vorgang übernehmen zwei Delta-Roboter Motoman MPP3 (Bild 3), die die ungeordneten Kunststoff-Taler von einem Förderband aufnehmen, diese per Kamera-Erkennung ausrichten und auf ein zweites Band umsetzen. Der vierachsige Roboter-Typ mit Parallelkinematik verbindet die Schnelligkeit der Delta-Bauform mit einer hohen Traglast und einem großen Arbeitsbereich. Im zweiten Schritt kommt dann ein fünfachsiger Motoman MPK2 zum Einsatz. Er setzt jeweils zwölf der sortiert angeordneten Taler mit seiner schlanken Greifhand und einer 400mm langen Z-Achse in ein Papp-Tray. Beim Palletizing verlädt ein High-Speed-Verpackungsroboter Motoman MPK50 die vollen Trays auf eine Palette. Die rückgeführten Trays werden mit einem Handling-Roboter Motoman MH5LS auf das Förderband entleert.
Kompakte Frequenzumrichter
Vier Frequenzumrichter der Serie V1000 ergänzen die Anlage. Da sie vom gleichen Hersteller stammen, ist eine technische Durchgängigkeit und Einheitlichkeit zwischen Robotik und Antriebstechnik gewährleistet. Der Umrichter ist für allgemeine Antriebsaufgaben mit Permanent-Magnetmotoren im Leistungsbereich 100W bis 15kW konzipiert. Über seine kompakten Abmessungen hinaus ermöglicht der Frequenzumrichter eine sogenannte Side-by-Side-Montage, also die Installation mehrerer Geräte direkt nebeneinander. Damit benötigen die Umrichter im Schaltschrank noch weniger Raum. Ein patentierter Hybridkühlkörper aus einer Speziallegierung gleicht den reduzierten Belüftungseffekt aus und verhindert die Überhitzung der Umrichter.
Aktuelle Steuerungsgeneration
Das übergreifende Steuerungskonzept für die PPP-Anlage realisiert Yaskawa mit der aktuellen Steuerungsgeneration FS100 (Bild 2). Eine zusätzliche Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ist nicht notwendig. Die Steuerung wurde für PPP- und Handling-Applikationen entwickelt. Insbesondere für Line Builder, die komplette Fertigungslinien bauen, eröffnet sie neue Möglichkeiten. So ist sie als Open Controller, also als offene Steuerung konzipiert. Das bedeutet: Der Anwender kann von außen per PC oder SPS auf Schnittstellen und Bewegung des Roboters zugreifen und eigene Applikationen entwickeln. Dieses – vom Markt zunehmend gefragte Konzept – bietet vor allem für Applikationen Vorteile, die eine hohe Flexibilität erfordern. Variable Verpackungsaufgaben, bei denen das Verpackungsgut ungeordnet die Linie erreicht, sind ein Beispiel dafür. Sicherheit und Schnelligkeit sind weitere Vorteile der Steuerung: So ermöglicht sie beispielsweise eine Echtzeit-Verarbeitung von Sensor-Signalen und von Hochgeschwindigkeits-Anwendungen. Die Motoman FS100 unterstützt das Teach-In-Programmieren mit dem Motoman-Handbediengerät. Damit können Roboter-Bewegungsabläufe einfach und grafisch programmiert werden. Zudem lässt sich mithilfe der Programmierschnittstelle MotoSync das Programmieren und Bedienen des Roboters auf eine externe Anlagensteuerung (HMI, PC oder SPS) verlagern. Dies ermöglicht das Bedienen und Parametrieren ganzer Produktionslinien von einer Stelle aus, mit dem einheitlichen Look&Feel des Anlagenherstellers. Außerdem ist eine Labview-Programmierschnittstelle für die Steuerung erhältlich, die im Messtechnik- und Laborbereich häufig eingesetzt wird. Die Steuerung ist für viele Motoman-Robotermodelle erhältlich. Zum Beispiel lässt sich der sechsachsige Hochgeschwindigkeits-Roboter Motoman HP20F damit ausrüsten. Mit 20kg Traglast ist er für Applikationen vom Handling, Maschinenbeschicken, Verpacken und Schneiden bis zum Montieren geeignet. Darüber hinaus kann der Maschinenbauer die Steuerung mit dem Delta-Roboter MPP3 einsetzen, der 230 Picks pro Minute erreicht. Auch für die Zweiarmroboter der SDA-Serie mit je 15 Achsen und einer Tragkraft von 5, 10 oder 20kg pro Arm bietet sie eine Steuerungsalternative.
Kommissionier-Software
Die Steuerung ist über offene Schnittstellen in die Kommissionier-Software MotoPick eingebunden. Sie verwaltet den komplexen, schnell ablaufenden Picking-Prozess (Bild 3). Zusätzlich stellt sie sicher, dass bei hohen Geschwindigkeiten und beim Anlaufen des Prozesses sämtliche Komponenten reibungslos ineinandergreifen. Sie kontrolliert das Nachführen der Förderbänder (Conveyor Tracking) für Leistungen bis zu 60m/min und verarbeitet die Signale der integrierten Bildverarbeitung. Dadurch kann das System automatisch Farben und Formen unterscheiden und analysieren. Die Software unterstützt die Anbindung von Bilderkennungsmethoden wie PatMax und Blob. Aufgrund dieser Informationen gibt die Kommissionier-Software dem Roboter jeweils die optimale Bahn vor und weist ihm – sinnvoll verteilt auf die im Projekt vorhandene Anzahl Roboter – das richtige Produkt zu. So ist jederzeit automatisch sichergestellt, dass die unsortierten Produkte immer am richtigen Ort platziert werden und dass Kartons sinnvoll befüllt werden. Das verhindert Produktverluste und Verschmutzungen des Arbeitsbereiches. Darüber hinaus bietet die Software dem Anlagenbediener eine einfach zu bedienende Oberfläche, mit der sich neue Formate schnell einrichten lassen.
Zusammenfassung
Das Beispiel einer kompletten Verpackungslinie mit fünf Robotern zeigt die Potenziale der Kompaktsteuerung FS100: Sie ermöglicht die effiziente Steuerung der Roboter und lässt sich in übergeordnete Systeme integrieren. Dabei benötigt sie nur wenig Platz. Damit eignet sich die Steuerung für viele Verpackungs- und Handling-Applikationen.
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